香煙成分的導熱系數測試

Image source: FDA Vaporizers, E-Cigarettes, and other Electronic Nicotine Delivery Systems (ENDS)

煙草和其他香煙成分的熱物理性質是香煙燃燒模型以及煙草工藝設計和表征的重要參數。其中，導熱系數、熱擴散系數和熱容是關鍵參數，了解這些值對于開發和改進香煙至關重要。另外，對于傳統卷煙，了解與燃燒的香煙接觸的材料的這些熱物理性質對于理解與香煙相關的火災情況也至關重要。

.香煙類型：

o卷紙香煙

o加熱式香煙

香煙成分的導熱系數測試

.可測試材料：

o煙草/煙絲

o霧化芯（棉或陶瓷材料）

o霧化器壁面材料（塑料等）

o過濾嘴材料

o卷煙引燃測試材料（布料、泡沫等）

T R I D E N T

三合一導熱系數分析儀
一臺儀器，三種方法
適應標準：ASTM D7984, D5334,D5930, ISO 22007-2,GB/T32064

MTPS傳感器

改良瞬態平面熱源法(MTPS)

.單面傳感器，僅需一塊樣品

.同時測量吸熱系數（effusivity）

.符合ASTM D7984標準

.三種方法中操作簡便、重復性好

.測試對樣品無損，僅需幾秒

.通用

.測試固體、液體、粉末、漿料各種樣品類型

.可選配高壓倉

.廣泛的溫度范圍

TPS傳感器

瞬態平面熱源法(TPS)

.雙面傳感器，需要兩塊相同的樣品

.同時測試熱擴散系數（diffusivity）

.可靈活設置測試參數（時間和功率）

.無需接觸介質

.有專門的薄板模塊（Slab）、各向異性模塊（Anisotropy）和薄膜模塊（Thin film）

.符合ISO 22007-2和GB/T 32064

TLS探針傳感器

TLS探針法

.適合測試半固體材料（顆粒、熔融高分子、泥漿、凝膠和土壤等）

.測試時將電加熱的探針插入樣品

.由于熱對流，不適合測試低黏度的液體，比如水；由于接觸，不推薦用于測試硬質塊材

.符合ASTM D5334, D5930 和IEEE Std 442標準

導熱系數范圍
(W/mK)

 0 –500

 0 -2000

 0.1 to 6

 
溫度范圍

 -50o to 200oC
(可擴展至500oC)

 -50o to 80oC
(可擴展至500oC)

 -55o to 200oC

 
精度

 優于1%

 優于2% 

 優于3%

 
準確度

 優于5%

 優于5%

 20°C時，為
±(3% + 0.02) W/mK

 
標準

 ASTM D7984

 ISO 22007-2,GB/T32064

 ASTM D5334, D5930, 和IEEE 442

技術參數

客戶感言

“We purchased theC-Therm Thermal Conductivity Analyzerafter seeing a demonstration of how fast and easy it is to operate. The instrument provides unequivocal results and provides the flexibility to test powders and liquids. In terms of our satisfaction with the purchase, I’d give it a 10 out of 10 –extremely satisfied.”
Dr. Enrique Jackson, NASA 

BRUCE E. WAYMACKAND JOSEPH L. BANYASZPHILIP MORRISUSARESEARCH CENTER, 4201 COMMERCE RD. RICHMOND, VA23234 USA

THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF TOBACCO AND CIGARETTES

Copyright . 2021 C-Therm Technologies Ltd.

應用案例1 –Philip Morris 

.測試的煙絲樣品類型：

oBright

oBurley

oBlend

.將煙絲樣品放置在不同的相對濕度（RH）條件下平衡，以產生不同的水分含量

.對同一種樣品，也進行不同體積密度下的測試。

Text

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測試裝置示意圖

煙草與體積密度

.測試結果表明，無論哪種煙草類型，導熱率都是體積或表觀密度的線性函數

.所有這些煙草都在55％RH下平衡到大約相同的水分含量（通常為干重的11 –12％）。對于典型的約0.25 g / cc的煙桿密度，煙床的熱導率大約是0.08 W / mK

圖1.煙絲的導熱率與體積密度的關系

煙草與水分含量

.在水分含量是干重0-30%的范圍內時，混合煙草的導熱系數是水分含量的近似線性函數。

圖2.混合煙草的導熱率與水分含量的關系

不同煙草的比較

*導熱系數、吸熱系數為MTPS測量所得，比熱和熱擴散系數為軟件推算所得

表1. 在可比的密度、水分含量和溫度（25°C）下，不同煙草的熱物理性質比較

不同煙草的比較

表2. 在25°C、“干燥”條件下，不同煙草的導熱率和比熱

.煙草樣品使用Drierite干燥，水分含量僅為2%左右（100°C時測量重量損失）

.導熱率和比熱隨煙草類型變化不大

應用案例2 –Juul 

室溫條件下，測試了兩種煙草樣品和一種過濾纖維樣品的導熱系數

樣品

 導熱系數平均值(W/mK)

 RSD (%)

 
Expanded tobacco

 0.079

 0.6

 
Virginia tobacco

 0.068

 0.5

 
Microfiber filters

 0.038

 0.8

應用案例3 –陶瓷類材料

室溫條件下，對耐高溫陶瓷（pyroceram）樣品進行了測試

A picture containing indoor, lamp, table

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測試

 導熱系數(W/mK)

 
1

 4.055

 
2

 4.091

 
3

 4.045

 
4

 4.015

 
5

 4.060

 
平均值

 4.053